高性能計(jì)算與高性能存儲 高能物理研究的基礎(chǔ)

     著名的華裔科學(xué)家丁肇中在談到高能物理研究的時(shí)候，曾經(jīng)這樣形象地比喻：他發(fā)現(xiàn)陶粒子的工作量，就如同在北京的一場牛毛細(xì)雨中，尋找那唯一的一顆紅色雨滴。這一比喻充分顯現(xiàn)出現(xiàn)代高性能計(jì)算系統(tǒng)在現(xiàn)代高能物理研究中的重要性。隨著高能物理研究的不斷深入，高能物理研究對高性能計(jì)算工具的需求更是有增無減。西歐高能物理中心一臺高能粒子對撞機(jī)每年所獲取的數(shù)據(jù)，用100萬臺個(gè)人電腦的硬盤都裝不下，而分析這些數(shù)據(jù)，則需要更強(qiáng)的計(jì)算能力。由高能物理研究以海量數(shù)據(jù)的精密分析為基礎(chǔ)的特點(diǎn)所決定，高性能計(jì)算系統(tǒng)中高性能存儲的重要性也日益突出。

     采用浪潮高性能計(jì)算系統(tǒng)和高性能存儲系統(tǒng)的山東大學(xué)高能物理研究在國內(nèi)物理界享有盛名，其研究領(lǐng)域涵蓋了加速器高能物理與高能宇宙線物理這兩個(gè)目前高能物理界的核心研究領(lǐng)域。在這一領(lǐng)域，山東大學(xué)高能物理系擔(dān)負(fù)著美、歐知名實(shí)驗(yàn)室和研究中心的多個(gè)項(xiàng)目。同時(shí)山東大學(xué)也參加了北京正負(fù)電子對撞機(jī)（BEPC）/北京譜儀（BES）合作組。在非加速器物理和粒子天體物理、高能宇宙線物理等領(lǐng)域，山東大學(xué)高能物理系還擔(dān)負(fù)著多個(gè)計(jì)劃。

     對于這些目前物理界最前沿的研究項(xiàng)目，山東大學(xué)高能物理系對所采用的高性能計(jì)算系統(tǒng)有著相當(dāng)高的要求。實(shí)際上，浪潮為山東大學(xué)高能物理系提供的高性能計(jì)算系統(tǒng)也成為山大完成眾多科研項(xiàng)目的保障和基礎(chǔ)。

     全面解決方案 筑起邁向科學(xué)頂峰的階梯

山東大學(xué)高能物理高性能計(jì)算解決方案拓?fù)鋱D

     與其他的高性能計(jì)算系統(tǒng)不同的是，用于高能物理研究的計(jì)算系統(tǒng)不但要像其他領(lǐng)域的應(yīng)用一樣，需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算、處理能力和高數(shù)據(jù)吞吐量，同時(shí)也對整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)中的存儲系統(tǒng)提出了更高的要求。因?yàn)樵诒ＷC數(shù)據(jù)吞吐量和數(shù)據(jù)安全性的同時(shí)，高能物理研究中需要對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行頻繁的調(diào)用，與其它存儲系統(tǒng)中大部分?jǐn)?shù)據(jù)在寫入之后就很少調(diào)用的情況迥異。

     浪潮在充分研究山東大學(xué)的需求之后，提出了上圖所示的高性能計(jì)算系統(tǒng)解決方案。這套系統(tǒng)使用浪潮AS500活性存儲系統(tǒng)與浪潮天梭10000高性能集群計(jì)算系統(tǒng)相配合，借助千兆以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

     在山大項(xiàng)目中應(yīng)用的天梭10000高性能計(jì)算系統(tǒng)總節(jié)點(diǎn)數(shù)量24個(gè)，其中包括18個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)；2個(gè)登陸節(jié)點(diǎn)；管理節(jié)點(diǎn)1臺；2臺文件服務(wù)器；1臺安騰2開發(fā)服務(wù)器。系統(tǒng)峰值的計(jì)算能力達(dá)到268.8FLOTS。在這套系統(tǒng)中，還部署了Intel Vtune性能調(diào)優(yōu)工具、Intel MKL數(shù)學(xué)核心庫、Intel線程工具、Intel C++ 、Intel Fortran、JAVA編譯環(huán)境、浪潮天梭管理軟件、浪潮天梭監(jiān)控軟件、浪潮天梭集群部署軟件。

     與天梭10000共同構(gòu)成整個(gè)計(jì)算體系的AS500是浪潮存儲在活性存儲技術(shù)戰(zhàn)略指導(dǎo)下開發(fā)的新一代存儲產(chǎn)品，具備高穩(wěn)定、高性能、靈活擴(kuò)展的特點(diǎn)。AS500采用完全模塊化的設(shè)計(jì)思路，控制器、電源等主要部件采用冗余熱插拔設(shè)計(jì)，很大程度上消除了單點(diǎn)故障引起的系統(tǒng)當(dāng)機(jī)；而兼容FC和iSCSI兩種主流主機(jī)接口的特性給用戶提供了多種不同的配置選擇，如FC SAN和IP SAN；在此次提供的方案中，客戶選擇了FC/iSCSI接口，其640MB/s的傳輸速度，4TB的存儲容量，充分滿足了高能物理海量數(shù)據(jù)處理的苛刻要求。

     在充分考慮到山大高能物理研究計(jì)算的特點(diǎn)之后，浪潮特別為這一計(jì)算體系配置了兩套AS500存儲設(shè)備。在實(shí)際應(yīng)用中，兩套AS500各司其職，分別為登陸用戶提供數(shù)據(jù)以及為計(jì)算項(xiàng)目保存運(yùn)算結(jié)果，從而進(jìn)一步提升了計(jì)算系統(tǒng)的整體性能，為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作提供了更高的可靠性、可用性和可管理性。

     這套高性能計(jì)算系統(tǒng)由于采用了全套的浪潮技術(shù)、產(chǎn)品和管理平臺，有著令人滿意的兼容性。在實(shí)際部署的過程中，浪潮還對整個(gè)系統(tǒng)的兼容性進(jìn)行了國際標(biāo)準(zhǔn)的完善測試，充分保證了系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定。

     目前，山東大學(xué)高能物理系的這套高性能計(jì)算體系已經(jīng)就位，成為山大高能物理研究的基礎(chǔ)。山大相關(guān)負(fù)責(zé)人表示：“高能物理系上下特別是研究人員對這套系統(tǒng)的表現(xiàn)非常滿意。其性能表現(xiàn)、穩(wěn)定性和可靠性足以和國外實(shí)驗(yàn)室中采用的系統(tǒng)相媲美。”

多易